Espectroscopía de Absorción Atómica

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    21-Jan-2016

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Espectroscopa de Absorcin Atmica. Espectroscopia Atmica. ABSORCION, EMISION o FLUORESCENCIA Las muestras deben convertirse en tomos en vapor y medir la radiacin absorbida o emitida. Un espectro atmico tiene picos estrechos (tericamente lneas) bien definidos. - PowerPoint PPT Presentation

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  • Espectroscopa de Absorcin Atmica

  • Espectroscopia Atmica ABSORCION, EMISION o FLUORESCENCIA Las muestras deben convertirse en tomos en vapor y medir la radiacin absorbida o emitida.

    Un espectro atmico tiene picos estrechos (tericamente lneas) bien definidos.

  • Diagrama de niveles de energaLneas de ResonanciaSe producen por las transiciones entre distintos niveles de energa electrnica.

  • EAATcnica analtica que permite cuantificar los elementos qumicos (metales y no metales)

    Se fundamenta en la propiedad de los tomos de absorber E a una longitud de onda especfica.

  • Las muestras se vaporizan y se convierten en tomos libres por atomizacin (etapa crtica).

  • Cmara de VaporizacinNebulizacin: La disolucin se convierte en niebla o aerosol lquido

    El lquido se dispersa en gotitas finas en el extremo del capilar.

    Gotas de dimetro inferior a 10 m, son introducidas en la llama. Mediante bolas de impacto, tabiques, deflectores, etc.

  • Proceso de Atomizacin

  • Procesos que tienen lugar en la llama:

    a) Desolvatacin: Eliminacin del agua y otros disolventes para formar pequeas partculas de sal. La velocidad de evaporacin depende:

    * La velocidad de transferencia de calor desde el ambiente de la llama hasta la gota de aerosol.* Tamao de las gotas.* Caractersticas del disolvente y temperatura de la llama.

    b) Volatilizacin: Transformacin de partculas de sal slidas ( aerosol slido) o fundidas en vapor. Depende de la composicin qumica del analito, del tamao de las partculas y la temperatura de la llama.

  • Atomizadores de FlamaSe utilizan en E, A y F atmicaEl nebulizador comn es un tubo concntrico, donde la muestra se aspira a travs de un tubo capilar mediante un flujo de gas a alta presin (efecto Venturi).

  • Estructura de la FlamaZona de combustin primaria Color azul que proviene de los espectros de bandas de C2, CH y otros radiacales esta zona no alcanza el equilibrio trmico Region Interconal Parte ms caliente de la llama Aqu se produce la combustin completa Ms utilizada en EAA (Zona de fusin y disociacin rica en tomos libres) Cono exterior zona de reaccin secundaria se forman xidos moleculares estables

  • El parmetro que se utiliza para caracterizar una llama es la temperatura de la regin intermedia y depende la mezcla Combustible y Oxidante.

    CombustibleOxidanteTemperaturas (C)Velocidad de combustin(cm s-1)Gas naturalAire1,700 1,90039 43 Gas naturalOxgeno2,700 2,800370 390 HidrgenoAire2,000 2,100 300 440 HidrogenoOxgeno2,550 2,700900 1,400 AcetilenoAire2,100 2,400158 266 AcetilenoOxgeno3,050 3,1501,100 2,480Acetilenoxido Nitroso2,600 2,800285

  • Reguladores de combustible y oxidanteLos caudales se controlan, por medio de reguladores de presin de doble diafragma seguido de vlvulas de agujas situadas en el instrumento.

    El Q se mide ms con el Rotmetro. Tubo cnico, graduado y transparente montado verticalmente con su extremo ms estrecho hacia abajo.

  • Ventajas y Desventajas Reproducibilidad de muestra inyectada.

    Una desventaja es la pobre eficiencia de la atomizacin Esto puede ocurrir por dos razones:

    Primero: la mayora del aerosol producido durante la nebulizacin son gotas muy grandes para ser acarreadas hacia la flama por los gases de combustin.

    La segunda razn es que un volumen grande de gases de combustin diluye la muestra.

  • Atomizacin ElectrotrmicaArco elctrico, lser, plasmas y microondas de alta frecuencia, filamentos y bandas atomizadoras, as como hornos de alta temperatura.

    * Horno de grafito- Atomizacin electrotrmica ms utilizada -Se aplica un fuerte calentamiento de una resistencia elctrica para atomizar por completo la muestra.- El descubrimiento de la cubeta de Lvov (1969) hizo que por 1 vez la tcnica del horno se aplicase con xito en el anlisis cuanti por EAA

  • Horno de grafitoLa atomizacin se produce en un tubo cilndrico de grafito abierto en ambos extremos y con un orificio central para la introduccin de la muestra mediante. Mide 5 cm de largo y dimetro interno
  • VentajasSensibilidad elevada. Por la alta eficacia del proceso de atomizacin.La concentracin del analto en el vapor puede ser 1000 veces ms grande que la producida en la atomizacin con flamaVolmenes de muestra pequeos: Entre 0,5 y 10 l.

    Tratamiento de la muestra in situ: Destruccin de materia orgnica, anlisis directo de lquidos viscosos y slidos.

  • Desventajas - Interferencias

    Seales de fondo. La gran concentracin de matriz vaporizada, produce dispersin del haz incidente o la absorcin por otras especies moleculares vaporizadas (debe utilizarse un corrector de fondo Zeeman).

    Efectos de memoria. La atomizacin incompleta de un elemento se realiza en la siguiente determinacin (se acumula en el atomizador) Formacin de carburos y perdidas por pirlisis

  • Horno de plasma de acoplamiento inductivoLa muestra se introduce dentro de un plasma inducido con radio frecuencia en solucin, vapor o slido. La alta energa trmica y el ambiente enriquecido con electrones del ICP convierten la mayora de los tomos en iones. El LD para la mayora de elementos est en el rango de ppm y ppb.

  • Generador de HidrurosElementos : As, Se, Sb, Bi, Ge, Sn, Te y Pb forman hidruros voltiles tanto a la flama como en un tubo de cuarzo calentado en la trayectoria ptica.El Hg se determina por un mtodo de vapor fro en donde se reduce a mercurio elemental con SnCl2. El Hg voltil es acarreado por un gas inerte a un tubo situado en la trayectoria ptica del instrumento

  • Limites de Deteccin

  • InterferenciasFISICAS: Sales, cidos, sustancias orgnicas cambios en el transporte, To, etc. (mismas propiedades fsicas en muestra y patrones).

    Cambios en las propiedades fsicas: viscosidad, densidad, tensin superficial, etc., en la disolucin del analito y en los patrones, los cuales pueden afectar el proceso de nebulizacin.

    Se eliminan cuando las propiedades fsicas y la matriz sea la misma en la muestra y en los patrones.

    Tambin utilizando el mtodo de adicin estndar o trabajando con soluciones diluidas.

  • QUIMICASForman: xidos, hidrxidos, etc., trmicamente estables.Aniones que forman sales refractarias con el analto.Estas interferencias se evitan aumentando la temperatura o empleando agentes liberadores (La o Sr) o agentes acomplejantes (AEDT)

  • Espectrales

    Bandas de absorcin anchasSuperposicin de lneas de resonancia de algn componente de la matriz con la lnea de resonancia del analito. Al = 303.215 nm V = 308.211 nm

    Absorcin debida al fondo (ANE). Absorcin por molculas o radicales originados en la llama por la matriz de la muestra, por la propia llama, as como la dispersin de radiacin por partculas slidas o gotitas de lquido, etc.

  • Lmparas de ctodo huecoConsiste en un nodo de wolframio y un ctodo cilndrico cerrados hermticamente en un tubo de vidrio lleno con nen o argn a una presin de 1 a 5 torr.El ctodo esta construido con el metal cuyo espectro se desea obtener, o bien, sirve de soporte para una capa de dicho metal.

  • Se utiliza un campo intenso de radiofrecuencia o microondas que producen la ionizacin del Ar, originndose iones que son acelerados por la componente de radiofrecuencia del campo hasta que adquieren la suficiente E para excitar a los tomos del metal.

  • Lser de DiodoConsiste en una cmara resonante con espejos que refuerza la emisin de ondas luminosas a la misma frecuencia y fase. A causa de esta resonancia, un diodo lser produce un haz estrecho muy intenso, enfocado y puro.El diodo lser tambin se conoce como lser semiconductor o tambin conocidos como lseres de inyeccin.

  • Espectrofotmetros de un haz Consiste en varias fuentes de ctodo hueco, un cortador o una fuente de alimentacin de impulsos, un atomizador y un espectrofotmetro sencillo de red difraccin con un fotomultiplicador como detector.

  • Instrumentos de doble hazEl haz de la fuente de ctodo hueco se divide en dos mediante un cortador reflectante. La mitad pasa a travs de la llama y la otra fuera. Los dos haces se juntan mediante un espejo semiplateado y llegan al monocromador de red Czerney-Turner y detector (fotomultiplicador)

  • Los instrumentos de doble haz, el haz de referencia no pasa a travs de la llama, y por consiguiente, existe una correccin de la prdida de potencia radiante debida a la absorcin o dispersin de la radiacin por la propia llama.

  • Correccin de fondo: Efecto ZeemanSe usa un campo magntico para dividir la lnea atmica en dos bandas laterales. Estas bandas laterales estn cerca de la longitud de onda original, para solaparse con las bandas moleculares, pero no deben coincidir con las bandas atmicas. Se puede comparar la absorcin en presencia y ausencia de un campo magntico, siendo la diferencia la absorcin atmica de inters.

  • Correccin del fondo con la lmpara de DeuterioSe utiliza una fuente de amplia emisin (lmpara de deuterio), para medir la emisin de fondo. El uso de una lmpara separada hace de este mtodo el menos exacto, pero su relativa simplicidad lo convierte en el ms utilizado.

  • Ley de BeerLas determinaciones cuantitativas se realizan mediante una curva calibracin

    Las limitaciones de la ley de Beer factores qumicos e instrumentales, MTODOS DIRECTOS- Determinacin de ms de 60 elementos en: Rocas, suelos, aguas, vegetales, muestras biolgicas, productos petrolferos, metales y aleaciones, combustibles nucleares, productos farmacuticos, vinos, etc

    Los fluidos biolgicos, sangre y orina, pueden introducirse directamente en la llama despus de una simple dilucin.Aplicaciones de la EAA

  • Determinaciones ambientales: Concentraciones de metales pesados en aguas (plomo, cadmio y mercurio), debido a su toxicidad.

    Tcnica del vapor fro para el mercurio (Hg)

    Tcnica de generacin de hidruros (As,Se,Sb,Te,Bi,Sn,Pb)Con estas tcnicas se pueden medir concentraciones muy bajas y en la prctica sin interferencias, pues los elementos se separan en fase gaseosa.

    La destruccin de materia orgnica, se realizan por calcinacin en seco o por va hmeda.

    - Las muestras metlicas y las aleaciones se disuelven en cidos minerales.

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